【摘要】：課題來源于國家“十二五”科技支撐計劃課題“7MW級風(fēng)電齒輪箱及主軸軸承產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)研究（2012BAA01B05）”。 風(fēng)力發(fā)電機組的單機容量和功率密度正朝著大型化趨勢發(fā)展，齒輪箱作為風(fēng)力發(fā)電機組主傳動系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，是一種常年在無規(guī)律變向載荷和瞬間強沖擊載荷作用下工作的重載齒輪傳動裝置，也是風(fēng)電機組中較為薄弱環(huán)節(jié)之一。目前，國內(nèi)大部分風(fēng)電齒輪箱生產(chǎn)商對齒輪箱的設(shè)計制造技術(shù)仍然處于消化吸收階段，國產(chǎn)大功率風(fēng)電齒輪箱故障率較高。因此，研究兆瓦級風(fēng)電齒輪箱動態(tài)性能，對提高兆瓦級風(fēng)電齒輪箱自主設(shè)計開發(fā)能力、降低故障率以及推動兆瓦級風(fēng)電齒輪箱國產(chǎn)化具有重要作用。 論文的主要研究內(nèi)容如下： ①對國內(nèi)外風(fēng)電齒輪箱的主要結(jié)構(gòu)形式、傳動特點以及傳動原理進(jìn)行介紹，，以一級行星+兩級平行軸構(gòu)成的兆瓦級風(fēng)電齒輪箱為研究對象，基于RomaxWIND軟件建立其三維實體幾何模型，進(jìn)行虛擬裝配和干涉檢查。 ②在極限和額定載荷工況下，對兆瓦級風(fēng)電齒輪箱的關(guān)鍵零部件進(jìn)行靜力學(xué)分析，得到齒輪箱箱體、行星架的應(yīng)力云圖以及極限載荷系數(shù)；對齒輪副嚙合特性分析，得到各級齒輪副在極限工況和額定工況下的齒面接觸印痕以及行星級載荷分配系數(shù)。 ③從系統(tǒng)的角度計算了兆瓦級風(fēng)電齒輪箱時變剛度激勵、傳遞誤差激勵、嚙合沖擊激勵等內(nèi)部激勵以及時變風(fēng)載等外部激勵；建立傳動系統(tǒng)齒輪-軸-軸承和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)-箱體的耦合系統(tǒng)動力學(xué)仿真分析模型，研究了耦合系統(tǒng)的固有頻率、模態(tài)振型；基于實測載荷譜和內(nèi)部動態(tài)激勵力，對系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)進(jìn)行研究。 ④對兆瓦級風(fēng)電齒輪箱的外部載荷、載荷-時間分布（LDD）和等效載荷進(jìn)行分析；在額定載荷、LDD以及等效載荷下對兆瓦級風(fēng)電齒輪箱各齒輪副接觸疲勞強度、彎曲疲勞強度以及各軸承疲勞壽命進(jìn)行分析，保證傳動系統(tǒng)疲勞壽命和可靠性。 ⑤搭建兆瓦級風(fēng)電齒輪箱動態(tài)特性在線測試系統(tǒng)，研究齒輪箱的振動特性，驗證仿真分析模型的有效性。
[Abstract]:The project is derived from the national "12th Five-Year Plan", "7MW class wind power gear box and spindle bearing industrialization key technology research (2012BAA01B05)." The single unit capacity and power density of wind turbine are developing towards a large scale. The gearbox is the key component of the main transmission system of the wind turbine. It is a kind of heavy-duty gear transmission which works under the action of irregular variable direction load and instantaneous strong impact load all year round, and is also one of the weaker links in wind turbine. At present, most domestic wind power gearbox manufacturers are still at the stage of digestion and absorption of the design and manufacturing technology of the gearbox, and the failure rate of domestic high-power wind power gearbox is high. Therefore, it is very important to study the dynamic performance of megawatt wind power gearbox to improve the capability of independent design and development, to reduce the failure rate and to promote the localization of megawatt wind power gearbox. The main contents of this paper are as follows: 1 the main structure, transmission characteristics and transmission principle of wind power gearbox at home and abroad are introduced. The megawatt grade wind power gearbox composed of two parallel axes of the first stage planet is taken as the research object. The 3D solid geometry model is built based on RomaxWIND software, and virtual assembly and interference inspection are carried out. 2 under the limit and rated load conditions, the key parts of the megawatt wind power gearbox are statically analyzed, and the stress cloud diagram and limit load coefficient of the gearbox box and planetary frame are obtained. Based on the analysis of the meshing characteristics of gear pairs, the contact marks of gear surfaces and the load distribution coefficients of different grades of gear pairs under limited and rated working conditions are obtained. (3) from the system point of view, the internal excitation such as time-varying stiffness excitation, transmission error excitation, meshing shock excitation and external excitation such as time-varying wind load of the megawatt wind power gearbox are calculated. The dynamic simulation model of the coupling system of gear-bearing and structural system-box is established, and the natural frequency and modal mode of the coupling system are studied. Based on the measured load spectrum and internal dynamic excitation, the dynamic response of the system is studied. (4) analyze the external load, load-time distribution (LDD) and equivalent load of the megawatt wind power gearbox; Under rated load, LDD and equivalent load, the contact fatigue strength, bending fatigue strength and bearing fatigue life of each gear pair of megawatt grade wind power gearbox are analyzed to ensure the fatigue life and reliability of transmission system. (5) the on-line testing system of dynamic characteristics of megawatt wind power gearbox is built, the vibration characteristic of gearbox is studied, and the validity of simulation analysis model is verified.
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TM315;TH132.4

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 顧海港;林勇剛;張一奇;李偉;;挖泥船專用泥漿泵齒輪箱設(shè)計研究[J];機械設(shè)計與制造;2006年05期

2 高立新,張健,張建宇,張玉奎,崔玲麗;低速重載大型齒輪箱的故障診斷[J];中國冶金;2005年09期

3 周念平;;變矩槳與柴油機間隙不足時的拆裝方法[J];廣東科技;2010年16期

4 ;GE諾沃·皮翁公司開發(fā)新型燃?xì)廨啓C MS5002E型機為40,000馬力級(30兆瓦級)重型機[J];機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新;2002年04期

5 李梓;趙旭;周劍平;;3600t化學(xué)品船主推進(jìn)系統(tǒng)安裝工藝[J];船海工程;2009年04期

6 吳剛;;無中間軸短軸系船舶推進(jìn)裝置的找中安裝[J];湛江海洋大學(xué)學(xué)報;1980年02期

7 邵群生;;挖泥船用齒輪箱輸出軸防剪切裝置[J];設(shè)備管理與維修;2008年03期

8 張曉輝;;長軸系艦船中軸系找中工藝探討[J];中國新技術(shù)新產(chǎn)品;2010年14期

9 ;美國兆瓦級激光器試驗取得重大進(jìn)展[J];航天工業(yè)管理;2000年06期

10 王一民;畢躍文;;WP83XF3/4調(diào)距槳安裝工藝[J];機電設(shè)備;2011年04期

相關(guān)會議論文 前10條

1 張占一;劉棟;應(yīng)懷樵;楊金福;;某兆瓦級發(fā)電機組噪聲故障分析[A];現(xiàn)代振動與噪聲技術(shù)（第九卷）[C];2011年

2 王曉華;張興;;基于INTERBUS總線的兆瓦級風(fēng)電控制系統(tǒng)設(shè)計[A];全國第20屆計算機技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)會議(CACIS·2009)暨全國第1屆安全關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（下冊）[C];2009年

3 陳澄;;UPR在兆瓦級風(fēng)電機機艙罩成型中的應(yīng)用[A];第四屆玻璃鋼復(fù)合材料市場和技術(shù)發(fā)展高層論壇論文集[C];2010年

4 高亞兵;王德文;彭瑞云;陳浩宇;楊紅;鄧樺;曹曉哲;王水明;趙梅蘭;崔雪梅;崔玉芳;陳建魁;;脈沖式兆瓦級高功率微波照射后狗某些生化指標(biāo)的改變[A];第五屆全國生物醫(yī)學(xué)體視學(xué)學(xué)術(shù)會議、第八屆全軍軍事病理學(xué)學(xué)術(shù)會議、第四屆全軍定量病理學(xué)學(xué)術(shù)會議論文匯編[C];2002年

5 肖加余;曾竟成;楊孚標(biāo);彭超義;楊軍;唐先賀;潘藝;曾鴻平;;兆瓦級復(fù)合材料風(fēng)電葉片的設(shè)計與制備研究[A];2009年度全國復(fù)合材料力學(xué)研討會論文集[C];2009年

6 袁包鋼;戴瑩;朱江平;;兆瓦級風(fēng)機主齒輪箱行星架的有限元分析[A];21世紀(jì)太陽能新技術(shù)——2003年中國太陽能學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集[C];2003年

7 潘紫微;毛俊文;;棒材軋機精軋機組主齒輪箱劇烈振動的分析[A];第十屆全國振動理論及應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（2011）上冊[C];2011年

8 周娟;馮學(xué)斌;彭超義;曾竟成;肖加余;;兆瓦級風(fēng)機葉片復(fù)合材料發(fā)展現(xiàn)狀[A];復(fù)合材料：創(chuàng)新與可持續(xù)發(fā)展(下冊)[C];2010年

9 劉學(xué)忠;鐘力生;;兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機絕緣的重復(fù)脈沖電老化壽命評定方法[A];2011中國電工技術(shù)學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集[C];2011年

10 陳余岳;;大型風(fēng)力機玻璃鋼/復(fù)合材料葉片技術(shù)進(jìn)展[A];加入WTO和中國科技與可持續(xù)發(fā)展——挑戰(zhàn)與機遇、責(zé)任和對策（下冊）[C];2002年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 記者 周月桂邋通訊員 周卓;湘電向風(fēng)電領(lǐng)軍企業(yè)邁進(jìn)[N];湖南日報;2008年

2 班健;打破國外風(fēng)機的壟斷地位[N];中國環(huán)境報;2007年

3 申銀萬國;金風(fēng)科技(002202) 向下空間明顯大于投資機會[N];上海證券報;2008年

4 記者 李江濤　通訊員 張現(xiàn)利;我市3個省重大科技專項通過驗收[N];洛陽日報;2011年

5 記者 姚雯;國內(nèi)最大兆瓦級太陽能電站在上海試運行[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報;2007年

6 劉昆明;追逐風(fēng)電業(yè)的誘人蛋糕[N];證券時報;2007年

7 通訊員 仲文玉 記者 徐黎一;港城風(fēng)力發(fā)電葉片首次出口[N];連云港日報;2008年

8 顏新華;風(fēng)能：大放異彩的綠色能源[N];中國礦業(yè)報;2005年

9 文茹 和平;“兆瓦級風(fēng)電機組”在沈陽下線[N];中國礦業(yè)報;2006年

10 張和平;1.5兆瓦風(fēng)電機組問世[N];科技日報;2006年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 魏超;大型船用齒輪箱系統(tǒng)動態(tài)性能分析方法研究[D];浙江大學(xué);2013年

2 胡義;基于軸系扭振信號的船舶推進(jìn)系統(tǒng)診斷理論與應(yīng)用研究[D];武漢理工大學(xué);2011年

3 單光坤;兆瓦級風(fēng)電機組狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2011年

4 王海霞;小傾角船用齒輪箱接觸分析及動態(tài)特性研究[D];重慶大學(xué);2010年

5 劉文;齒輪系統(tǒng)結(jié)構(gòu)噪聲及空氣噪聲分析與試驗研究[D];重慶大學(xué);2010年

6 趙丹平;風(fēng)力發(fā)電機組葉片模型氣動載荷研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2009年

7 徐翔;船舶復(fù)雜推進(jìn)軸系耦合振動理論及試驗研究[D];武漢理工大學(xué);2012年

8 張凱;兆瓦級Darrieus型立軸式風(fēng)力機氣動性能評價和結(jié)構(gòu)動特性研究[D];重慶大學(xué);2010年

9 郭洪澈;兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機組變槳距系統(tǒng)控制技術(shù)研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2008年

10 朱德明;雙凸極無刷直流發(fā)電機[D];南京航空航天大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 胥良;基于載荷譜的兆瓦級風(fēng)電齒輪箱動態(tài)特性研究[D];重慶大學(xué);2013年

2 丁健;齒輪箱的減振降噪優(yōu)化設(shè)計方法研究[D];大連理工大學(xué);2012年

3 秦甲磊;某風(fēng)電齒輪箱運行狀況評價方法研究與評價系統(tǒng)設(shè)計[D];重慶理工大學(xué);2013年

4 胡磊;齒輪箱振動響應(yīng)分析與診斷技術(shù)研究[D];武漢理工大學(xué);2012年

5 賴達(dá)波;某齒輪箱故障振動信號特征提取及分析技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2013年

6 王植申;基于全矢譜的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)齒輪箱的故障診斷研究[D];鄭州大學(xué);2011年

7 胡高華;CMC-16道岔打磨車走行齒輪箱關(guān)鍵設(shè)計技術(shù)研究[D];上海交通大學(xué);2011年

8 陳W

本文編號：2367258